KOMPRESOR3.1 Pengetahuan Umum Tentang Kompresor

Kompresor adalah suatu mesin fluida yang berfungsi untuk merubah energi kinetik menjadi energi tekan dengan prinsip kerjanya memindahkan fluida kompresibel dari tekanan rendah ke tekanan lebih tinggi untuk menghasilkan udara bertekanan dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu :

1. Menurunkan volume ruang tertutup.2. Memberikan tambahan energi dengan sudu-sudu putar ke fluida.

Kompresor mempunyai bidang pengunaan yang luas mulai  dari Industri kecil sampai ke Industri perminyakan dan Gas  Bumi. Beberapa jenis penggerak yang sering digunakan sebagai penggerak kompresor antara lain :

1. Elektro motor

2. Internal Combustion Engine (Motor Mesin Diesel Dan Turbin Gas)

3. Eksternal Combustion Engine (Turbin Uap)

Beberapa bentuk penggunaan kompresor antara lain adalah :

1. Kompresor udara untuk bebagai keperluan2. Blower udara sederhana dalam pengolahan sulfur 3. Blower udara kapasitas besar dalam unit katalis4. Kompresor refrigerant temperature rendah yang digunakan untuk unit pengolahan

ethylene dan pethylen.

Aliran Gas tekanan tinggi, booster (Penguat) dan kompresor gas aliran balik Hydrocarbon, Ammonia dan Methanol Sintesis Plans.

1. Kompresor Kerja Pasif  (Positive Displacement Compressor)

Pada Jenis Positive Displacement Compressor  ini, sejumlah udara atau gas di kompres dalam ruang kompresi dan volumenya secara mekanik menurun, menyebabkan peningkatan tekanan kemudian di alirkan keluar.  Pada kecepatan konstan, aliran udara tetap konstan dengan variasi pada tekanan pengeluaran. kompresor ini dibagi dalam dua jenis yaitu:

a. Kompresor Reciprocating

Didalam industri, Kompresor Reciprocating paling banyak digunakan untuk mengompresi baik udara maupun Refrigerant. Prinsip kerjanya seperti  pompa sepeda dengan karakteristik dimana aliran keluar tetap hampir konstan pada kisaran tekanan pengeluaran tertentu. Kapasitas kompresor propolsional langsung terhadap kecepatan keluarnya. Seperti denyutan kompresor reciprocating

 tersedia dalam berbagai konfigurasi, terdapat empat jenis yang paling banyak digunakan yaitu vertical, dan horizontal balance opposed, dan tandem. Jenis  kompresor reciprocating vertical digunakan untuk kapasitas antara 50-150 cfm

1. b.      Kompresor Putar /Rotary

Kompresor Rotary mempunyai rator dalam suatu tempat dengan piston dan memberikan pengeluaran kontinyu bebas denyutan. Kompresor beroperasi pada kecepatan tinggi dan umumnya menghasilkan hasil keluaran yang lebih tinggi dibandingkan kompresor Reciprocating. Biaya investasinya rendah, bentuknya kompak, ringan dan mudah perawatannya, sehingga kompresor ini sangat populer di industri. Biasanya digunakan dengan ukuran 30 sampai 200 hp atau 22 kw sampai 150 kw . jenis dari kompresor putar adalah :

Kompresor Lobe (Root Blower) Kompresor Ulir Jenis baling-baling putar /baling-baling luncur

2. Kompresor Kerja Dinamik (Non Positive Displacement Compressor)

Kompresor Dinamik memberikan energi kecepatan untuk aliran udara atau gas yang kontinyu, menggunakan impeller yang berputar pada kecepatan yang sangat tinggi. Energi kecepatan berubah menjadi  energi tekan karena pengaruh Impeller  dan volute pengeluaran atau diffusers.

Kompresor kerja dinamik terbagi dalam beberapa jenis , yaitu :

 

1. a.      Radial flow (Centrifugal) Compressor

Kompresor Radial adalah Kompresor yang menggunakan sistem sentrifugal dengan putaran tinggi (300-400) biasanyan digerakkan oleh turbin uap atau turbin gas  yang mempunyai karakteristik yang hampir sama. Kompresor ini biasanya digunakan untuk supercharger motor berdaya besar, terutama diesel. Didalam kompresor radial, sifat-sifat gas yang dipindah terutama volume jenis dan temperatur harus diperhitungkan.

1. a.      Axial flow compressor

Pada kompresor aksial,umumnya fluida gas bergerak secara paralel dengan Shaft Dinamik. Energy diberikan oleh Blade Stator dengan pengaruh penambahan pada densitas gas dan tekanan statis

3.3 Prinsip Kerja Kompresor Sentrifugal

Berdasarkan hukum kekekalan energi bahwa energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, Tetapi energi hanya dapat dikonversikan dari suatu bentuk energi ke energi yang lainnya. Begitu juga kompresor sentrifugal juga menggunakan prisip konversi energi untuk menaikan tekanan.  Kompresor Sentrifugal termasuk dalam kelompok kompresor dinamik adalah kompresor dengan prinsip kerja mengkonversikan energi kecepatan gas/udara yang dibangkitkan oleh aksi/gerakan impeller yang berputar dari energi mekanik unit penggerak menjadi energi potensial (tekanan) di dalam diffuser.

Proses kerja kompresor sentrifugal adalah kompresor yang bekerja dengan memberikan tambahan energi pada udara atau gas melalui gaya sentrifugal yang diberikan oleh impelernya. Gas dihisap kedalam kompresor melalui saluran hisap kemudian diteruskan kedalam Diafragma yang berfungssi sebagai pengarah aliran dan selanjutnya masuk kedalam impeller, kemudian impeller memberikan pusaran dengan kecepatan yang sangat tinggi. Akibat dari putaran yang tinggi tersebut maka gas akan terlempar keluar dari impeller karena adanya gaya sentrifugal yang terjadi, Kemudian tekanan dan kecepatan dari gas akan naik setelah gas lepas dari ujung impeller. Gas diperlambat dalam suatu saluran yang disebut diffuser, yang ternyata lebih mudah dan efisien untuk mempercepat aliran dibandingkan memperlambat. Karena dengan diperlambat aliran cendrung tersebar dengan tidak terarah. Akibat dari aliran tidak terarah akan menyebabkan adanya kecendrungan timbulnya aliran turbulen dan arus stedy, yaitu merubah energi kinetik menjadi energi panas dari energi-energi tekanan. Oleh karena itu perlu di jaga aliran tersebut tetap searah dengan memasang penyearah (Guide Vane).

1. Karakteristik Karakteristik kompresor sentrifugal secara umum sebagai berikut :– Aliran Discharge Uniform.– Kapasitas Tersedia Dari Kecil Sampai Besar.– Tekanan Discharge Dipengaruhi Oleh Density Gas/Udara.– Mampu Memberikan Unjuk Kerja Pada Efisiensi Yang Tinggi Dengan    Beroperasi Pada Range Tekanan Dan Kapasitas Yang Besar.

Kompresor ini umumnya beroperasi pada putaran tinggi, diatas 3000 rpm digerakkan oleh motor listrik atau turbin uap. Untuk  tekanan discharge (keluaran) yang tinggi, dipakai kompresor bertingkat banyak (Impeler nya lebih dari satu) Ada juga kompresor yang mempunyai aliran hisap bertingkat lebih dari satu dengan pendingin antara (Intercooler)

Kompresor sentrifugal pada dasarnya mempunyai keuntungan dan kerugian antara lain sebagai berikut:

1. 1.      Keuntungan kompresor sentrifugal

Mampu beroperasi dalam jangka waktu yang lama. Kapasitas dan tekanan mudah di atur (baik dengan discharge valve atau dengan

variable speed) Aliran secara kontinyu dan seragam Vibrasi atau getaran relatif lebih rendah

1. 2.      Kerugian kompresor sentrifugal

Kontruksinya lebih rumit (perlu ketelitian dalam pemasangannya agar efisiensi dapat dipertahankan)

Sangat peka terhadap sifat udara atau gas Biaya investasi relatif lebih tinggi

3.4 Komponen Utama Kompresor Sentrifugal

Kompresor terdiri beberapa bagian yang fungsinya satu dengan yang lain saling berhubungan diantaranya adalah :

A. Bagian statis

1. Casing

casing merupakan bagian yang paling luar kompresor yang

berfungsi :

Sebagai pelindung terhadap pengaruh mekanik dari luar Sebagai pelindung dan penumpu /pendukung dari bagian-bagian yang bergerak Sebagai tempat kedudukan nozzel suction dan discharge serta bagian dalam lainnya

2. Inlet wall

Inlet wall adalah diafragma (dinding penyekat) yang dipasang pada sisi suction sebagai inlet channel dan berhubungan dengan inlet nozzel. Karena berfungsi sebagai saluran gas masuk pada stage pertama, maka materialnya harus tahan terhadap abrasive dan korosi

3. Guide Vane

Guide vane di tempatkan pada bagian depan eye impeller pertama pada bagian suction (inlet channel). Fungsi utama guide vane adalah mengarahkan aliran agar gas dapat masuk impeller dengan distribusi yang merata.

Konstruksi vane ada yang fixed dan ada yang dapat di atur (movable) posisi sudutnya dengan tujuan agar operasi kompresor dapat bervariasi dan dicapai effisiensi dan stabilitas yang tinggi.

4. Eye Seal

Eye seal ditempatkan di sekeliling bagian luar eye impeller dan di tumpu oleh inlet wall. Eye seal selalu berbentuk satu set ring logam yang mengelilingi wearing ring impeller (lihat gambar 4).

Berfungsi untuk mencegah aliran balik dari gas yang keluar dari discharge impeller (tekanan tinggi) kembali masuk ke sisi suction (tekanan rendah).

5.  Diffuser

Diffuser berfungsi untuk merubah energi kecepatan yang keluar dari discharge impeller menjadi energi potensial (dinamis). Untuk multi stage dipasang diantara inter stage impeller.

6. Labirinth Seal          Labirinth seal digunakan untuk menyekat pada daerah :– Shaft dan diafragma sebagai shaft seal.– Casing dan shaft sebagai casing seal.

7. Return Bend

Return bend sering juga disebut crossover yang berfungsi membelokan arah aliran gas dari diffuser ke return channel untuk masuk pada stage/impeller berikutnya. Return bend di bentuk oleh susunan diafragma yang dipasang dalam casing. Bentuk dan posisi dari return bend

8. Return Channel

Return channel adalah saluran yang berfungsi memberi arah aliran gas dari return bend masuk ke dalam impeller berikutnya. Return channel ada yang dilengkapi dengan fixed vane dengan tujuan memperkecil swirl (olakan aliran gas) pada saat masuk stage berikutnya sehingga dapat memperkecil vibrasi

9. Diafragma

Diafragma adalah komponen bagian dalam kompresor yang berfungsi sebagai penyekat antar stage dan tempat kedudukan eye seal maupun inter stage seal. Dengan pemasangan diafragma secara seri, akan terbentuk tiga bagian penting, yaitu diffuser, return bend, dan return channel. Diafragma ditempatkan didalam casing dengan hubungan tongue-groove sehingga mudah dibongkar pasang.

3.5  Bagian Dinamis

1. Shaft and Shaft Sleeve

            Shaft atau poros transmisi digunakan untuk mendukung impeller dan meneruskan daya dari pengerak ke impeller. Untuk penempatan impeller pada shaft di gunakan pasak (key) dan pada multi stage, posisi pasak di buat selang-seling agar seimbang. Sedangkan jarak antar stage dari impeller di gunakan shaft sleeve, yang berfungsi sebagai pelindung shaft terhadap pengaruh korosi, erosi dan abrasi dari aliran dan sifat gas dan untuk penempatan shaft seal diantara stage impeller.

2. Impeller

Impeller berfungsi untuk menaikan kecepatan gas dengan cara berputar, sehingga menimbulkan gaya. Hal ini menyebabkan gas masuk/mengalir dari inlet tip (eye impeller) ke discharge tip. Karena adanya perubahan jari-jari dari sumbu putar antara tip sudu masuk dengan tip sudu keluar maka terjadi kenaikan energi kecepatan.

3. Bantalan (Bearing)

Bearing adalah bagian internal kompresor yang berfungsi untuk mendukung beban radial dan aksial yang berputar dengan tujuan memperkecil gesekan dan mencegah kerusakan pada komponen lainnya.

Pada kompresor sentrifugal terdapat dua jenis bearing, yaitu :1. Journal bearingDigunakan untuk mendukung beban dengan arah radial (tegak lurus poros).2. Thrust bearingDigunakan untuk mendukung beban kearah aksial (sejajar poros).

1. 4.      Oil Film Seal

Oil film seal merupakan salah satu jenis seal yang digunakan dalam kompresor. Oil film seal terdiri dari satu atau dua seal ring. Pada seal jenis ini diinjeksikan minyak (oil) sebagai penyekat/perapat (seal oil) antara kedua seal ring yang memiliki clearence sangat kecil terhadap shaft. Tekanan masuk seal oil dikontrol secara proporsional berdasarkan perbedaan tekanan sekitar 5 psi diatas tekanan internal gas dan perbedaan tekanan oil-gas selalu dipertahankan.

            Sehubungan dengan kondisi operasi tidak selalu konstan, maka untuk mempertahankan perbedaan tekanan antar seal oil dan gas dapat sesuai dengan kondisi operasi, digunakan overhead tank. Sistim overhead tank adalah memasang tanki penampung seal oil dengan ketinggian tertentu diatas kompresor dan level seal oil dalam tanki dikontrol melalui level control Operated valve, kemudian tekanan gas stream dimasukan kedalam tanki melalui bagian atas (top) sehingga memberikan tekanan pada permukaan seal oil. Dengan sistem overhead tank, maka head static seal oil secara otomatis dapat menyesuaikan dengan kondisi operasi kompresor, sehingga perbedaan tekanan Oil-Gas proses dapat dipertahankan konstan.